一种平坦衰落环境下全双工收发机及自干扰对消方法技术

本发明专利技术公开了一种平坦衰落环境下全双工收发机及自干扰对消方法，在接收端，通过耦合器将接收的信号分为相位相差90°的IQ两路信号，分别送入结构对称的I路和Q路接收通道，在接收通道中通过乘法器、加法器结合射频干扰重建模块完成模拟对消，在后端再通过数字对消单元进行数字对消，信道/延时估计单元产生的时延估计参数和信道估计参数传送给延时模块、射频干扰重建模块和数字对消单元，实现自干扰对消的循环执行，直到对消结果达到最佳。本发明专利技术利用自混频和零中频技术，有效降低了收发机结构的复杂度，节省成本，减小体积；大大降低了自干扰信号对消时对延时器件的精度要求，方便器件选型，易实现；接收通道相互独立，结构对称，易于集成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域中去除干扰的方法，特别是涉及。
技术介绍
当前实际无线通信系统都采用TDD (Time Division Duplexing)或者FDD (Frequency Division Duplexing)的双工方式。TDD的双工系统使用相同频率,但不同时隙来传输数据，从而隔离上下行链路之间的干扰。FDD的双工系统使用相同时隙，但不同频率来传输数据，从而隔离上下行链路之间的干扰。这两种双工方法，在隔离上行和下行链路过程中，分别牺牲了时间资源和频率资源，导致频谱利用率低下。如果使用相同频率并且同时收发无线信号的同时同频全双工(Co-frequency Co-time Full Duplex, CCFD)技术进行双向通信，毫无疑问这将使得无线通信链路的频谱效率提高一倍。然而，同时同频全双工在理论和工程上都存在着自干扰的问题，即本地对外发送信号与远端发射机同时发送过来的信号在频谱上有重叠，会对待接收信号形成大功率的自干扰，从而严重影响接收端对远端发射机发送信号的接收。因此同时同频全双工方式下进行自干扰消除至关重要。现有的同时同频全双工自干扰对消方法主要有:(I)同时同频全双工自干扰天线对消:这种方法采用多根发射天线进行波束成形使得发射信号在接收天线处调零，如图7所示，第一发射天线和第二发射天线到接收天线的距离相差半个载波波长X/2，当它们发送相同信号s(t)时就在接收天线处形成了调零区域，位于调零区域的接收天线自干扰信号得到抑制。(2)同时同频全双工自干扰射频对消:如中国专利申请号201310313850.2，一种多径环境下同时同频全双工自干扰抵消方法，它通过信号预校正模块、信道估计模块I和调整算法模块来共同完成估计信道参数的工作，进而控制射频干扰重建单元对射频信号的重建，在加法器I中完成模拟抵消，再经过数字干扰抵消模块完成数字干扰抵消，以满足后续器件的线性动态范围。(3)同时同频全双工自干扰数字对消:由于自干扰信号和远端有用信号的功率相差太大不可能进行模数转换器ADC直接采样，因此目前数字对消主要和(I)、(2)两种方法结合实现进一步的干扰对消和自干扰信号参数估计。现有同时同频全双工自干扰对消方法，它们存在以下缺点:(I)上述的第一种同时同频全双工自干扰天线对消方法，不仅要多一根冗余发射天线还限定了天线的空间相对位置，并且远场信号分布复杂且存在盲区，自干扰信道之间利用延时来实现相移会对非点频信号产生误差；(2)上述的第二种自干扰的射频对消方法，需采用了大量的时延、增益和相移器件，结构复杂，并且在载波频率完成加法对消时，对时延误差的高敏感性使得延时器件必须具备相当闻的调节精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供，利用自混频和零中频技术，有效降低了收发机结构的复杂度，节省成本，减小体积；大大降低了自干扰信号对消时对延时器件的精度要求，方便器件选型，易实现；只需在包络维度上的对消，便能有效抑制自干扰信号中的确定分量和相噪、杂散等随机分量，不再需要相移器件；对发射和接收的信号特征无特殊要求，且不需要限定收发同步；接收通道相互独立，结构对称，易于集成。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:一种平坦衰落环境下全双工收发机，它包括天线单元、数字信号发射处理单元、数字信号接收处理单元、信道/延时估计单元、控制接口、模拟对消单元和数字对消单元，数字信号发射处理单元接收原始信号b (i)，数字信号发射处理单元的输出通过数模转换器DAC与射频发射通道相连，数字信号发射处理单元的输出还分别与信道/延时估计单元和数字对消单元相连，射频发射通道的输出端与天线单元的发射端相连，射频发射通道的输出端也与模拟对消单元相连。模拟对消单元包括延时模块、耦合器、射频干扰重建模块、乘法器、加法器和低通滤波器，天线单元的接收端与耦合器相连，耦合器的一路输出通过乘法器A和加法器A与低通滤波器A相连，耦合器的另一路输出通过乘法器B和加法器B与低通滤波器B相连，射频发射通道的输出端与延时模块的信号输入端相连，延时模块的输出端分别与乘法器A、乘法器B和射频干扰重建模块的输入端相连，射频干扰重建模块的输出端分别与加法器A和加法器B相连，低通滤波器A的输出端通过射频接收通道A与第一模数转换器ADCl相连，低通滤波器B的输出端通过射频接收通道B与第二模数转换器ADC2相连，第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2的输出端分别连接数字对消单元，第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2的输出端也分别与信道/延时估计单元相连，数字对消单元的输出端分别与数字信号接收处理单元和信道/延时估计单元相连，信道/延时估计单元的参数输出端分别与控制接口和数字对消单元相连，控制接口的输出端分别与延时模块和射频干扰重建模块的控制端相连。该全双工收发机还包括数字上变频器DUC，数字上变频器DUC置于数字信号发射处理单元与数模转换器DAC之间，用于对数字信号发射处理单元输出的信号进行上变频处理。延时模块可以是延时器件和移相器件的组合，延时器件实现大步进延时，而移相器件实现残余延时。天线单元可以是分离天线，也可是采用环形器实现复用的共用天线。根据需求，低通滤波器和加法器的位置可以调换，实现先滤波后相减，或者先相减后滤波。所述耦合器可以采用输出信号满足相位差的一个或者多个移相器来实现。所述射频接收通道A所处的I路接收通道与射频接收通道B所处的Q路接收通道的结构相互对称。所述的射频干扰重建模块包括平方器、I路增益子模块和Q路增益子模块，延时模块的输出端与平方器的输入端相连，平方器的输出端分别与I路增益子模块和Q路增益子模块相连，信道/延时估计单元的输出端通过控制接口分别连接I路增益子模块和Q路增益子模块，I路增益子模块的输出端与加法器A的输入端相连，Q路增益子模块的输出端与加法器B的输入端相连。所述的数字对消单元由数字延时器A、增益/延时校正模块和除法器组成，数字延时器A的输入端分别连接数字信号发射处理单元的输出端和信道/延时估计单元的输出端，数字延时器A的输出端分别与增益/延时校正模块和除法器相连，增益/延时校正模块的输入端分别与信道/延时估计单元、第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2相连，增益/延时校正模块的输出端与除法器相连，通过除法器输出数字对消信号。所述的信道/延时估计单元包括数字延时器B、延时估计模块和信道估计模块，数字延时器B的输入端与数字信号发射处理单元的输出端相连，输出端分别连接延时估计模块和信道估计模块，延时估计模块的输入端分别连接第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2，输出端连接信道估计模块和数字延时器B，延时估计模块还输出时延估计参数，信道估计模块的输入端与数字对消单元的输出端相连，并输出信道估计参数。所述的控制接口采用逻辑接口或数字模拟转换接口。乘法器采用射频乘法器。一种平坦衰落环境下全双工自干扰对消方法，它包括一个信号发射步骤和一个信号接收步骤。所述信号发射包括如下子步骤:SlOl:数字信号发射处理，原始信号b(i)通过数字信号发射处理单元处理后，得到数字发射信号tx(n)，数字发射信号tx(n)分别送往信号/延时估计单元、数字对消单元和数模转换器DAC，其中，b(i)代表发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平坦衰落环境下全双工收发机，其特征在于：它包括天线单元、数字信号发射处理单元、数字信号接收处理单元、信道/延时估计单元、控制接口、模拟对消单元和数字对消单元，数字信号发射处理单元接收原始信号b(i)，数字信号发射处理单元的输出通过数模转换器DAC与射频发射通道相连，数字信号发射处理单元的输出还分别与信道/延时估计单元和数字对消单元相连，射频发射通道的输出端与天线单元的发射端相连，射频发射通道的输出端也与模拟对消单元相连；模拟对消单元包括延时模块、耦合器、射频干扰重建模块、乘法器、加法器和低通滤波器，天线单元的接收端与耦合器相连，耦合器的一路输出通过乘法器A和加法器A与低通滤波器A相连，耦合器的另一路输出通过乘法器B和加法器B与低通滤波器B相连，射频发射通道的输出端与延时模块的信号输入端相连，延时模块的输出端分别与乘法器A、乘法器B和射频干扰重建模块的输入端相连，射频干扰重建模块的输出端分别与加法器A和加法器B相连，低通滤波器A的输出端通过射频接收通道A与第一模数转换器ADC1相连，低通滤波器B的输出端通过射频接收通道B与第二模数转换器ADC2相连，第一模数转换器ADC1和第二模数转换器ADC2的输出端分别连接数字对消单元，第一模数转换器ADC1和第二模数转换器ADC2的输出端也分别与信道/延时估计单元相连，数字对消单元的输出端分别与数字信号接收处理单元和信道/延时估计单元相连，信道/延时估计单元的参数输出端分别与控制接口和数字对消单元相连，控制接口的输出端分别与延时模块和射频干扰重建模块的控制端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种平坦衰落环境下全双工收发机，其特征在于:它包括天线单元、数字信号发射处理单元、数字信号接收处理单元、信道/延时估计单元、控制接口、模拟对消单元和数字对消单元，数字信号发射处理单元接收原始信号b (i)，数字信号发射处理单元的输出通过数模转换器DAC与射频发射通道相连，数字信号发射处理单元的输出还分别与信道/延时估计单元和数字对消单元相连，射频发射通道的输出端与天线单元的发射端相连，射频发射通道的输出端也与模拟对消单元相连； 模拟对消单元包括延时模块、耦合器、射频干扰重建模块、乘法器、加法器和低通滤波器，天线单元的接收端与耦合器相连，耦合器的一路输出通过乘法器A和加法器A与低通滤波器A相连，耦合器的另一路输出通过乘法器B和加法器B与低通滤波器B相连，射频发射通道的输出端与延时模块的信号输入端相连，延时模块的输出端分别与乘法器A、乘法器B和射频干扰重建模块的输入端相连，射频干扰重建模块的输出端分别与加法器A和加法器B相连，低通滤波器A的输出端通过射频接收通道A与第一模数转换器ADCl相连，低通滤波器B的输出端通过射频接收通道B与第二模数转换器ADC2相连，第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2的输出端分别连接数字对消单元，第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2的输出端也分别与信道/延时估计单元相连，数字对消单元的输出端分别与数字信号接收处理单元和信道/延时估计单元相连，信道/延时估计单元的参数输出端分别与控制接口和数字对消单元相连，控制接口的输出端分别与延时模块和射频干扰重建模块的控制端相连。2.根据权利要求1所述的一种平坦衰落环境下全双工收发机，其特征在于:它还包括数字上变频器DUC，数字上变频器DUC置于数字信号发射处理单元与数模转换器DAC之间，用于对数字信号发射处理单元输出的信号进行上变频处理。3.根据权利要求1所述的一种平坦衰落环境下全双工收发机，其特征在于:所述射频接收通道A所处的I路接收通道与射频接收通道B所处的Q路接收通道的结构相互对称。`4.根据权利要求1所述的一种平坦衰落环境下全双工收发机，其特征在于:所述的射频干扰重建模块包括平方器、I路增益子模块和Q路增益子模块，延时模块的输出端与平方器的输入端相连，平方器的输出端分别与I路增益子模块和Q路增益子模块相连，信道/延时估计单元的输出端通过控制接口分别连接I路增益子模块和Q路增益子模块，I路增益子模块的输出端与加法器A的输入端相连，Q路增益子模块的输出端与加法器B的输入端相连。5.根据权利要求1所述的一种平坦衰落环境下全双工收发机，其特征在于:所述的数字对消单元由数字延时器A、增益/延时校正模块和除法器组成，数字延时器A的输入端分别连接数字信号发射处理单元的输出端和信道/延时估计单元的输出端，数字延时器A的输出端分别与增益/延时校正模块和除法器相连，增益/延时校正模块的输入端分别与信道/延时估计单元、第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2相连，增益/延时校正模块的输出端与除法器相连，通过除法器输出数字对消信号。6.根据权利要求1所述的一种平坦衰落环境下全双工收发机，其特征在于:所述的信道/延时估计单元包括数字延时器B、延时估计模块和信道估计模块，数字延时器B的输入端与数字信号发射处理单元的输出端相连，输出端分别连接延时估计模块和信道估计模块，延时估计模块的输入端分别连接第一模数转换器ADCl和第二模数转换器ADC2，输出端连接信道估计模块和数字延时器B，延时估计模块还输出时延估计参数，信道估计模块的输入端与数字对消单元的输出端相连，并输出信道估计参数。7.根据权利要求1所述的一种平坦衰落环境下全双工收发机，其特征在于:所述的控制接口采用逻辑接口或数字模拟转换接口。8.—种平坦衰落环境下全双工自干扰对消方法，其特征在于:它包括一个信号发射步骤和一个信号接收步骤，所述信号发射包括如下子步骤: 5101:数字信号发射处理，原始信号b(i)通过数字信号发射处理单元处理后，得到数字发射信号tx(n)，数字发射信号tx(n)分别送往信号/延时估计单元、数字对消单元和数模转换器DAC，其中，b(i)代表发射天线第i个符号持续时间内发射的信号； 5102:数模转换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁宏涛，邵士海，唐友喜，沈莹，潘文生，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：